膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土,也有的致密堅硬。主要化學成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學性質(zhì)和工藝技術性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達數(shù)倍至30倍;在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;有較強的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機物質(zhì)有一定的吸附能力,大吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性;具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。
膨潤土遇水就膨脹,這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大,水分子進入了礦物的晶層,另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和蒙脫石含量關系,鈉質(zhì)膨潤土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤土要強,另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性要強。
活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經(jīng)無機酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,,吸附性能很強,能吸附有色物質(zhì)、有機物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果?;钚园淄敛蝗苡谒?、有機溶劑和各種油類中,幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中,相對密度2.3~2.5,在水及油中膨潤極小。
膨潤土礦是一種多種用途的礦產(chǎn),其質(zhì)量和應用領域主要取決于其中蒙脫石含量和屬性類型及其晶體化學特性。因而,其開發(fā)利用因礦而異,因作用而異。如生產(chǎn)活性白土,鈣基轉(zhuǎn)鈉基,供石油鉆探用的鉆井注漿,代替淀粉用于紡紗、印染的漿料,建材上用內(nèi)外墻涂料,制備有機膨潤土,用膨潤土合成4A沸石、生產(chǎn)白炭黑等等。
影響膨潤土礦物吸附作用的因素是:
1)膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。
2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細,吸附作用越強。
3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤土礦物晶體帶負電,在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層,抑制膨潤土的分散和擴散,甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的含水粘土巖,具有的膨脹性、吸附性、陽離子交換性、催化性、粘結(jié)性、懸浮性和可塑性等特殊性能,被譽為是“粘土”。
中文別名:有機蒙脫土,有機陶土,簡稱OMMT
相對密度:1.7~1.8 g/cm3
外觀:白色或灰白色粉末
氣味:無味
溶解性:易溶于烴類溶劑,加少量極性溶劑如甲醇、乙醇、丙酮等,能使蒙脫土層間的季銨碳氫鏈通過氫鍵橋接,獲得有效的溶劑化,從而使層間膨脹、分散,并形成卡層屋結(jié)構(gòu)的觸變性凝膠體,防止無機填料沉淀。
毒性:
應用:用作溶劑型膠黏劑和密封劑的增稠劑、觸變劑和穩(wěn)定劑,參考用量5~10份。直接加入有機膨潤土,攪拌1h后加入少量(2%~3%)極性溶劑(甲醇或乙醇等)。
有機膨潤土的應用
在石油鉆井中的應用
有機膨潤土是油基鉆井液中基本的親油膠體,是不可缺少的添加劑,在油基鉆井液中既可提高鉆井液的黏度和切力,又能降低油基鉆井液的濾失量。
在潤滑脂中的應用
膨潤土潤滑脂是以有機土為稠化劑制成的凝膠化潤滑脂。具有使用溫度高,不怕濕氣和水分,膠體安定性優(yōu)良,化學安定和熱穩(wěn)定及抗極壓性能好等優(yōu)點。
在橡膠中的應用
可提高橡膠制品的性能,降低橡膠制品的成本,提高橡膠與簾子線的粘接強度和膠料的加工性能。
有機膨潤土在涂料中得到廣泛的應用。油漆油墨中使用有機膨潤土,可改善其觸變性、懸乳性和穩(wěn)定性,提高敷展性,防止流掛、凹陷,增加漆膜厚度,防止油漆沉淀,提高貯存穩(wěn)定性,增加油漆質(zhì)量和漆件的壽命。